Как избежать катастрофы 25-летней давности

Прошло ровно 25 лет со дня Нефтегорского землетрясения, уничтожившего поселок на северо-востоке Сахалина и унесшего более 2000 человеческих жизней. В этот день мы обязаны вспомнить и о человеческих факторах, которые привели к катастрофическим последствиям. К ним относится несоблюдение технологий строительства и заниженная нормативная сейсмичность. На последнем хотелось бы остановиться подробнее.

Фрагменты карт сейсмического районирования в разные годы: а — 1957 г., б — 1962 г., в — 1968 г., г — 1978 г.

Северный Сахалин долгие годы прошлого столетия не рассматривался как район, где возможны землетрясения, по силе сопоставимые с нефтегорским, а разработчики карт сейсмического районирования того времени придерживались парадигмы "сейсмического актуализма" (там где было — там и будет). Как следствие, нормативная сейсмичность северного Сахалина до 1999 года была на уровне 6-7 баллов (рисунок 1). Здания, построенные в этот период времени, не предусматривали девятибалльные нагрузки.

Серьезная актуализация карт общего сейсмического районирования для территории Российской Федерации была выполнена в 1997 году после анализа катастрофических последствий нефтегорского землетрясения. В основу карт ОСР-97 были положены новые данные о сейсмическом потенциале территорий, характере затухания макросейсмической интенсивности, а также впервые применялась методика районирования с элементами вероятностного анализа. Практически вся территория северного Сахалина стала девятибалльной.

Надо отметить, что упомянутые карты в терминах интенсивности сотрясений и по сей день используются в качестве национального стандарта. За 23 года ничего не изменилось! В 2015 году появилась новая редакция карт после присоединения Крыма, но карты оставшейся части России остались без изменений.

Принципиальным недостатком текущих карт является использование балла MSK-64 как меры оценки нормативных воздействий, в то время как в строительной механике рассчитывается инерционная нагрузка, зависящая от ускорения. Балл — это субъективная оценка, а сейсмическое ускорение — точная и физически измеряемая величина.

Практически во всех странах мира карты сейсмического районирования представлены в сейсмических ускорениях. Чтобы такие карты получить, необходимо предпринять ряд действий: расставить датчики, измеряющие ускорение, в грунтовые массивы и здания; накопить данные по землетрясениям; построить математические модели и получить те самые карты. Если бы с 1995 года каждый год на Сахалине устанавливался один новый датчик, то к настоящему времени мы бы имели 25 постоянно действующих инженерно-сейсмометрических пунктов.

За 25 лет в нашей стране коренным образом изменился характер городской застройки, а строительные правила практически не претерпели каких-либо серьезных изменений. Не ясно как новые конструктивные решения, такие как "Кристалл", "Сити Молл", "Аква Сити", еще недостроенное здание аэропорта, да и простые жилые высотки поведут себя в условиях сахалинских землетрясений. Ведь никаких датчиков никто не ставил! Между тем установка сейсмометрического оборудования предусмотрена строительными нормами для определённых групп зданий в сейсмических районах нашей страны.

Надо помнить, что строительные правила — это всегда средняя температура по больнице. Изменчивость сейсмических характеристик от региона к региону может быть значительной. Для минимизации этой неопределенности есть рецепт и он простой — ставить акселерометры в здания и грунтовые основания. От землетрясений это не спасет, но даст информацию, которая обязательно найдет свое применение в сейсмостойком строительстве и будущих нормах проектирования.

Коллектив ученых сахалинского филиала ДВГИ ДВО РАН и сахалинского "Геофизтеха" разработал карты детального сейсмического районирования нового поколения в единицах сейсмических ускорений. Впервые представляем фрагмент этой карты для северного Сахалина (рисунок 2).

По нашим оценкам, исходная сейсмичность на севере острова в самых опасных участках не превышает 8.5 балла (если переводить в традиционный и понятный для всех балл). Это оценки для нормального уровня ответственности. Карта на рисунке 2а подходит для жилых домов и невысотных зданий. Для линейных объектов лучше руководствоваться картами на рисунках 2б и 2в). Здесь можно выделить участки с пониженной сейсмичностью, и если вдруг строить мост на материк, железную дорогу или любой другой линейный объект, то желательно на эти участки обратить внимание.

На рисунке 2: фрагмент карты детального сейсмического районирования для объектов с нормальным уровнем ответственности и собственным периодом: а) 0 секунд, б) 0.2 секунды, в) 1 секунда. PGA — это пиковое ускорение грунта, g — ускорение свободного падения.

В целом, на наш взгляд, текущие карты общего сейсмического районирования дают консервативные и завышенные оценки нормативной сейсмичности для Сахалина. Такое мнение в свое время высказывали иностранные специалисты. Карты детального сейсмического районирования подтверждают это на практике.

Отмечу, что карты детального сейсмического районирования были составлены с использованием информации приборов, которые мы установили за свой счет. Кроме того, были обработаны данные организаций-партнеров. Чтобы эти карты стали еще точнее, требуется массовая установка оборудования, как это сделано, например, в Японии и США.

Алексей Коновалов, кандидат физико-математических наук, директор СФ ДВГИ ДВО РАН.